Применение геосинтетики в дорожном строительстве. Классификация геосинтетических материалов в дорожном строительстве

n1.docx

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТА

Кафедра: «ТТС»

на тему: «Применение геосинтетических материалов в дорожном строительстве»

Выполнил: ст. гр. МСО-07-1

Микуров И.С.

Проверил: Яркин А. В.

Тюмень 2011

Введение

Достаточно широкое распространение в укреплении автомобильных дорог получили геосинтетические материалы, по-другому это называется: "Армирование автомобильных дорог".

Область применения геосинтетиков очень широка, а использование - эффективно, Геосинтетические материалы в Европе применяются уже несколько десятилетий, совершив практически революцию в дорожном, гражданском и специальном строительстве. Экономическая эффективность и широкая область применения геосинтетиков, в т.ч. в областях, где они практически незаменимы, позволяют говорить о них как весьма перспективных материалах.

Использование геосинтетики в дорожном строительстве уже имеет свою историю, хотя и не очень продолжительную. За рубежом геосинтетику в виде геотекстилей применяют с конца 60-х годов.

Производство этих материалов в мире развивалось стремительно, и в настоящее время на мировом рынке предлагается большое количество различных видов геотекстилей, геосеток, георешеток и геосот, геонитей, а также геоплит, используемых в качестве термоизоляторов. Все они различаются по своему назначению, составу исходного сырья, технологии получения, расходу полимера, физико-механическим характеристикам, ширине полотен и т.п. В частности, геотекстиль (нетканые полотна иглопробивного или клеевого способа производства) изготавливают из синтетических волокон: полиэфир (лавсан), полипропилен, полиамид (капрон); геосетки - из полиэфирных или полипропиленовых нитей повышенной прочности, стеклоровингов; геоплиты - на основе полистирола.

1. История развития применения геосинтетических материалов в РФ

Начало российскому опыту применения геосинтетики было положено в середине 70-х годов сначала закупками этих материалов за рубежом, в частности, в Венгрии и Чехословакии, затем - интенсивными научными исследованиями в отраслевых научно-исследовательских институтах и собственными разработками предприятий-производителей. В настоящее время в мире выпускается примерно 380 различных видов геосинтетических материалов. Применение геосинтетики предусматривается в проектах более 100 тысяч различных сооружений ежегодно во всем мире.

Причины этого основаны на двух основных факторах: экономический - применение геосинтетических материалов позволяет существенно снизить капиталовложения при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог; экологический - использование геосинтетических материалов благоприятно для окружающей среды (уменьшается расход природных материалов, снижаются объемы подготовительных геотехнических работ и т.д.).

Дополнительно использование геосинтетики позволяет:

• 
  повысить долговечность конструкций земляного полотна и дорожных одежд;
• 
  повысить качество работ;
• 
  уменьшить объемы переделок (дополнительных работ);
• 
  повысить культуру производства.

И, наконец, условия рыночной экономики и экономической самостоятельности заставляют считать деньги и строителей. Например, применение геосеток из стеклоровинга для армирования асфальтобетона дает возможность снижать толщину последнего до 20%.

2. Геосинтетические материалы

Геосинтетические материалы (геосинтетики) – группа синтетических материалов нашедших широкое применение в дорожном и гражданском строительстве, применение геосинтетиков открывают новые возможности решения самых различных задач при проектировании и строительстве дорог, а также сложнейших инженерных сооружений.

Геосинтетики - это полимерные материалы, предназначенные для изменения естественных свойств грунтов. Изменение, как правило, касается фильтрационных свойств почвы (обычно производится понижение коэффициента фильтрации слишком рыхлого грунта), или же ее прочностных характеристик (например, с помощью армирования георешетками повышается прочность слабых грунтов).

Специалисты отдела геосинтетики компании "Евроизол" предлагают такое определение этим материалам: "Геосинтетик-это материал, у которого хотя бы один из составляющих изготовлен из синтетического или естественного полимера в виде полотна, ленты или трехмерной структуры, которая используется в контакте с грунтом и другими строительными материалами. Объединение грунта с ГС следует рассматривать как образование нового композитного материала, который объединяет в себе функции как грунта, так и синтетического материала".

Качественные и химико-физические характеристики геосинтетиков обусловлены свойствами полимеров, применяемых для их производства.Так, такие качества, как водо- и морозостойкость, устойчивость к коррозии, малый вес, высокая прочность на растяжение - "заслуга" полимеров, В то же время, недостатки полимеров (быстрое старение под воздействием УФ-излучения, падение прочности при температуре + 80 -120°С, горючесть) нивелируются спецификой применения ГС. Материалы используют в конструкциях, подавляющую часть объема которых составляют грунты или сыпучие горные породы, защищающие полимеры от световых и температурных воздействий.

Прародителем геосинтетических материалов считают геотекстиль. Те же зарубежные нормативы изначально создавались на эти материалы.

В зависимости от области применения в грунтовых конструкциях геосинтетики в целом могут выполнять такие функции:

• 
  армирование, для улучшения сопротивления сдвигу зернистых материалов;
• 
  разделение, для сохранения конструктивной целостности зернистых слоев;
• 
  фильтрация, для пропуска жидкости и удержания грунтовых частиц;
• 
  дренаж, для сбора и отвода жидкости за пределы конструкции;
• 
  контроль эрозии, при предотвращении эрозии грунта под действием воды или ветра;
• 
  защита, для предотвращения повреждения конструктивного слоя, например, изоляции вокруг искусственных сооружений в земляном полотне при их засыпке;
• 
  изоляция, для предотвращения миграции жидкостей и газов.

Первая двуосная георешетка была произведена в 1980-х годах путем экструзии полотна полиэтилена или полипропилена, перфорированного после растягивания регулярной сетью шаблонных отверстий. Такие экструдированные и ориентированные георешетки называются неэластичными (жесткими) георешетками. Двуосные георешетки получили широкое применение при строительстве дорог, аэродромов, контейнерных площадок, автостоянок и.т.д. на слабых и неоднородных грунтах.

Основной принцип работы двуосных георешеток состоит в исключении взаимопроникновения конструктивных слоев и фиксации заполнителя за счет расклинивания его частиц в ячейках георешетки. При заполнении и уплотнении инертным материалом ячеек георешетки, частицы материала фиксируются в ячейках, и создается эффект "механической стабилизации". Двуосная георешетка обладает высокой жесткостью, что позволяет выдерживать высокие нагрузки при низких деформациях.

Рис. 2.1. Георешетка двуосная

Преимущества применения:

• 
  увеличение несущей способности основания укреплённого участка;
• 
  разделение несвязных слоёв, защита от проникновения крупнозернистого материала в нижние слои;
• 
  уменьшение величин деформаций от морозного пучения;
• 
  позволяет не увеличивать толщину балластной призмы на слабых грунтах;
• 
  снижение скорости осадки оснований;
• 
  увеличение скоростного режима движения (железнодорожное основание).

Геосетки ССНП - геосинтетики изготавливаемые из сеток стеклянных нитепрошивных пропитанных. Применяются при строительстве или ремонте жестких дорожных одежд с асфальтобетонным покрытием. Применение геосеток в дорожном строительстве позволяет решить ряд существующих проблем.

Геосетки ССП - Нефтегаз геосинтетики предназначенные для армирования, стабилизации слабых грунтов, сооружения временных дорог, обеспечения местной устойчивости откосов и склонов.

Рис. 2.2. Геосетка

Геосетка стеклянная марки ССНП-34БТ производства ОАО "СТЕКЛОНиТ" (г. Уфа) представляет собой сетку из двух слоев ровинга, скрепленных между собой прошивной нитью и пропитанную связующим составом для повышения прочности и адгезии к асфальтобетону. Рассмотрим механизм взаимодействия геосетки марки ССНП и асфальтобетонного слоя. Асфальтобетон является идеальным материалом для устройства покрытий нежесткого типа, так как благодаря высокой вязкости асфальтового вяжущего и шероховатости зерен заполнителя обладает высоким сопротивлением кратковременным нагрузкам.

Проведенные испытания образцов - балочек, изготовленных из двухслойного асфальтобетона (верхний слой толщиной 3 см, нижний слой - 4,5 см), армированных дорожной сеткой, расположенной между слоями асфальтобетона, и контрольных - неармированных - показали, что армирование асфальтобетона сеткой марки ССНП незначительно увеличивает предельное усилие и относительную деформацию на изгиб. Однако также было выявлено, что для разрушения образцов асфальтобетона с дорожной сеткой требуется в 2,85 раза больше энергетических затрат, а, следовательно, во столько же раз замедляется скорость образования трещин в асфальтобетоне. Таким образом, сетка ССНП повышает упругие свойства асфальтобетона, увеличивает его распределяющую способность, в результате чего напряжения от колес автомобиля распределяются на большую площадь, что способствует уменьшению концентрации напряжений и, следовательно, замедляет процесс образования трещин. Кроме того, сетка усиливает сопротивляемость разрыву дорожного полотна льдом, что немаловажно для регионов с жесткими климатическими условиями.

По своим эксплуатационным характеристикам дорожные сетки ОАО "СТЕКЛОНиТ" не уступают соответствующим зарубежным материалам и могут значительно повысить транспортно-эксплуатационные показатели покрытий, увеличить межремонтные сроки, а в целом высвободить материальные средства на другие виды работ и объекты. Сетки ССНП доказали свои исключительные качества в целом ряде проектов. Стеклосетки ОАО "СТЕКЛОНиТ" применялись при прокладке дорог в Санкт-Петербурге, Москве, Астане, при реконструкции аэропортов в Нижневартовске и Ханты-Мансийске.

Геотекстиль высокопрочный стабитекс

Геотекстиль Стабитекс (геоткань) - относится с разделу геосинтетиков представляет собой тканое полотно из высокопрочных полиамидных нитей. Применяется для строительства насыпей повышенной крутизны из сыпучих материалов возведения подпорных стен; защиты территорий от оползневых явлений; разделения грунтовых слоев; укрепления оснований железных и автомобильных дорог, стабилизации слабых грунтов. Геотекстиль повышенной прочности Стабитек является аналогом следующих материалов: геолон (geolon), полифелт (polyfelt), тайпар (typar),кортекс (kortex).

Рис. 2.3. Геотекстиль (геоткань)

Геотекстиль (дорнит)

Геотекстиль (дорнит) – геосинтетический материал представляет собой иглопробивное или фильерное нетканое полотно изготовленное из полиэфирных волокон. Превосходные физико-механические характеристики геотекстиля дорнит, а также массовость его использования в самых разных областях, позволяют утверждать, что геотекстиль дорнит лидер среди геосинтетиков по диапазону применения как в строительстве так и в быту.

Рис. 2.4. Геотекстиль (дорнит)

Применение геотекстиля дорнит:

• 
  геотекстиль используется в качестве разделяющего слоя (фильтра) между грунтом и заполнителем (песок, щебень и т.п.);
• 
  препятствует проникновению частиц грунта в дренажные системы (дренаж подвалов, плоских крыш);
• 
  при строительстве тоннелей геотекстиль защищает изоляционное покрытие от повреждений, образует дренажный слой, отводит грунтовую и ливневую воду к дренажу;
• 
  геотекстиль дорнит выполняет функции фильтра под береговым укреплением;
• 
  геотекстиль с высокой плотностью может использоваться в качестве армирующего слоя на слабонесущих грунтах;
• 
  используется для укрепления дна отстойников очистных сооружений, одновременно выполняя роль фильтра, заменяя слой песка;
• 
  применяется в качестве тепло и звукоизоляции;
• 
  при прокладке трубопроводов в качестве балласта.

Одной из перспективных конструкций для объемного армирования грунта является геотехническая решетка (георешетка). Георешетка - геосинтетик представляющий собой гибкий компактный модуль, состоящий из скрепленных между собой пластиковых лент, образующих в растянутом положении пространственную ячеистую конструкцию с заданными геометрическими сочетаниями и размерами. Георешетки устойчивы к действию ультрафиолетового излучения, пресной и соленой воды, химическому воздействию почвы и агрессивных сред. А главное материал долговечен, не токсичен и экологически безопасен. Совокупность этих факторов обуславливает технологический эффект использования георешетки.

Широкое применение обусловлено высокими физико-механическими свойствами: прочностью, низкой материалоемкостью к воздействию погодно-климатических и гидрогеологических факторов, долговечностью и экологической безопасностью.

В зависимости от условий строительства укрепление с применением георешеток может быть как однослойным с горизонтальной прослойкой из геотекстиля, так и многослойным, обеспечивающим равномерное армирование всего массива земляной насыпи.

Рис. 2.5. Георешетка объемная

Применение георешеток:

• 
  укрепление откосов и склонов, повышение общей устойчивости откосов;
• 
  железнодорожное строительство. Усиление балластной призмы;
• 
  освоение строительных площадок с минимальными затратами;
• 
  укрепление защитных сооружений трубопроводов;
• 
  использование георешетки дает возможность применения местных материалов при строительстве;
• 
  снижение прямых затрат за счет замены традиционных несущих, защитных и изолирующих типов укрепления до 20% от их стоимости;
• 
  при строительстве аэродромов.

Рис. 2.6. Георешетка объемная

Геомембрана

Геомембрана HDPE – это рулонный гидроизоляционный геосинтетический материал изготовленный из полиэтилена высокой плотности. Надежно защитить, обеспечить гидроизоляцию и отсутствие сырости в зданиях – это одна из главных задач современного строительного проектирования. Тех, кто понимает, как важно обеспечить надежность и безопасность зданий и сооружений, уже не устраивают существующие в настоящее время системы гидроизоляции; поэтому и была разработана геомембрана HDPE.

Геомембрана характеризуется высокой прочностью и стойкостью к воздействию различных веществ; это продукт, который, благодаря многочисленным выступам, позволяет вентилировать защищаемые поверхности и отводить от них влагу.

Применение геомембран HDPE:

• 
  гидроизоляция и укрепление откосов;
• 
  при строительстве водоемов и оросительных каналов;
• 
  защита внешней стороны стен;
• 
  защита подпорных стенок;
• 
  замена тощего бетона (подушки под фундамент);
• 
  вентиляция и дренаж внутренних стен;
• 
  вентиляция и восстановление старых помещений (защита внутренней стороны стен);
• 
  защита и двойная гидроизоляция;
• 
  дренаж, гидроизоляция и защита от корней;
• 
  укрепление, уменьшение толщины и изоляция;
• 
  гидроизоляция и защита от эрозии;
• 
  гидроизоляция и распределение нагрузки (при строительстве тоннелей).

Рис. 2.7. Геомембрана

3. Геосинтетические материалы в дорожном строительстве

Активизация дорожного строительства, как надеются операторы рынка геосинтетиков, благоприятно скажется на объемах продаж этих материалов. Во-первых, именно этот сегмент - один из основных потребителей геосинтетиков. Во-вторых, отечественные дорожно-строительные предприятия все чаще обращаются к применению более современных материалов и технологий, к которым, безусловно, относятся и геосинтетики.

В данном сегменте геосинтетические материалы используют для устройства откосов повышенной крутизны, подпорных стенок, усиливают основания дорожных насыпей. Кроме того, геосинтетики применяют для защиты конусов путепроводов, армирования асфальтовых покрытий, разделения конструкционных слоев дорожного "пирога", как элементы дренажных систем.

В дорожном строительстве преимущественно используют различные типы геотекстилей, как тканые, так и нетканые. При этом учитываются их более или менее выраженные характеристики - механические, фильтрующие.

Помимо геотекстилей, широко применяют георешетки с целью укрепления (армирования) откосов или дорожного полотна. Использование георешеток позволяет добиться значительной экономии строительных материалов: например, армирование слоя щебня в системе устройства дороги "дает" 60-70% экономии этого же щебня.

Применение геосинтетиков экономически эффективнее таких традиционных технологий, как строительство бетонных подпорных стен, замена грунтов при строительстве на слабых основаниях. В железнодорожном строительстве геосинтетики преимущественно используют для армирования железнодорожного полотна и насыпей (геотекстиль, георешетки).

Более того, осуществить качественное и отвечающее всем требованиям строительство взлетно-посадочных полос, мостов без геосинтетики, как отмечают специалисты, сегодня практически невозможно. Часто эти объекты возводятся на слабых грунтах, соответственно, требуют надежного и долговечного укрепления.

4. Применение геосинтетических материалов

При строительстве дорог (от пешеходных до железных) и стоянок обычно используют щебень. Но со временем на дороге на слабом основании (глина, торф или переувлажненные грунты) образуются колеи либо щебень вообще "тонет". Геотекстиль помогает в решении этих проблем, препятствуя перемешиванию щебенчатой засыпки с основанием и сохраняя первоначальную толщину засыпки, что в сочетании со значительным модулем упругости самого геотекстиля позволяет:

• 
  значительно увеличить несущую способность такой конструкции;
• 
  обеспечить повышенную степень уплотнения на этапе строительства, предотвращая вдавливание щебня в мягкую подоснову;
• 
  снизить разрушение дорог, вызываемое воздействием мороза. Задержанные мельчайшие частицы (тонкодисперсные включения) действуют, как губка, впитывая воду и расширяясь при замораживании;
• 
  предупредить колееобразование.

• 
  снижение издержек на укладку (уменьшение использования щебня для достижения такой же несущей способности);
• 
  снижение времени строительства за счет более быстрой и качественной утрамбовки;
• 
  снижение стоимости технического обслуживания и увеличении срока работоспособности конструктива.

Широкое использование геотекстиль получил и при устройстве дорожек и площадок из тротуарной плитки. Мягкая (без бетонной стяжки) укладка тротуарной плитки значительно ниже по цене (разница в стоимости бетона и арматуры и работ доходит до 70%), он предотвращает вымывание песка, перемешивание его со щебнем или грунтовым основанием, увеличивает жесткость конструкции и значительно снижает вероятность просадок. Вы получаете превосходный результат, возможность легкого ремонта и перепланировки при значительно меньших материальных, трудовых и временных затратах.

Армирование насыпей

Рис. 4.1. Схема армирования

Используется с целью армирования мелкозернистого, связного грунта.

• 
  Препятствует обрушению откосов.
• 
  Снижает повышенное поровое давление грунта.

Во-первых, их применение позволяет оптимизировать экономические затраты и обеспечить высокое качество строительных работ по армированию и гидроизоляции конструкций и сооружений, основу которых составляют рыхлые горные породы - грунт, песок, гравийные смеси и т.п.

В мировой практике строительства геосинтетические материалы менее чем за 30 лет сделали существенные изменения во многих аспектах практики транспортного и гражданского строительства. Если в 70-х годах XX столетия на мировом рынке было всего 5-6 ГС, то в 2000 году их количество составляло порядка 600. Объемы использования составляют 1 триллион кв. м за год на общую сумму около 1,5 млрд у.е. Такие темпы роста и объемы указывают на чрезвычайно широкое применение и эффективность ГС в строительстве благодаря их свойствам и функциям в конструкциях. Во многих случаях использование ГС может существенно повысить запас прочности, долговечность и надежность, улучшить работоспособность и уменьшить стоимость, по сравнению с традиционными проектными решениями.

Так, по данным специалистов направления геосинтетики, применение ГС в дорожном строительстве, например, геотекстилей для борьбы с "отраженными трещинами" Polyfelt PGM 14 и PGM G (ремонт асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог) снижает напряжения на участках старых трещин до 40% за счет поглощения деформаций между старым и новым покрытием. А общий эффект от применения этих материалов - существенное замедление трещинообразования, увеличение межремонтного срока в три раза, экономия средств на эксплуатацию автодорог, регулярные текущие и объемные ремонты и усиления покрытия. Во-вторых, область эффективного применения геосинтетиков не просто широка. Материалы прекрасно работают там, где использование других решений дает не столь надежный и долговечный результат. Отечественное строительное производство, в отличие от западного, непосредственно в ракурсе широкого применения начало "рассматривать" геосинтетические материалы относительно недавно, и перечень проблем, связанных с применением этого материала, достаточно стандартен. Нет официальной украинской классификации этих материалов, что проистекает из вполне традиционной ситуации - отсутствия нормативов. Да и информированность о свойствах и преимуществах ГС заказчиков пока еще оставляет желать лучшего.

Заключение

Применение геосинтетических материалов в дорожном строительстве удешевляет его и делает его намного прочнее. Применение геосинтетиков экономически эффективнее таких традиционных технологий, как строительство бетонных подпорных стен, замена грунтов при строительстве на слабых основаниях. Применение геотекстиля значительно увеличивает несущую способность автомобильной дороги; обеспечивает повышенную степень уплотнения на этапе строительства; снижает разрушение дорог, вызываемое воздействием мороза; предупреждает колееобразование.

С применением геосинтетических материалов снижается стоимость технического обслуживания и увеличивается срок работоспособности конструктива.

Геосинтетические материалы используются во всех отраслях строительства. Это материалы будущего. Развитие их должно увеличиваться.

Их применение улучшает как само строительство, так и его эксплуатацию. Срок службы конструкции с применением геосинтетических материалов увеличивается. Нужно больше использовать геосинтетики.

Список используемой литературы

1. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги/Госстрой СССР.-М.: ЦИТП Госстроя СССР,1986.

2. Учебно-методическое пособие к выполнению рефератов по дисциплинам "Инженерная геология" и "Инженерно-строительная карстология"/ под ред. Мулюкова Э.И. УГНТУ, 2009. 29с.

Возникла необходимость предотвратить разрушающее действие природных факторов на речные берега, появилось желание использовать заболоченную местность как опору для фундамента, построить несколько уровней развязок автомобильной магистрали, или не знаете, как превратить крышу дома в роскошный сад и решить вопрос с очищением грунтовых вод? Ответ есть! Геосинтетические материалы помогут забыть надолго о таких проблемах.

Огромным преимуществом является использование высококлассных материалов, новейших разработок этой области в строительстве дорожных путей. Достижение любых поставленных перед собой целей становится реальным лишь с использованием инновационных технологий, позволяющих снизить затраты финансовых ресурсов и обеспечить качество на высоком уровне. Использование геосинтетических материалов открывает новые горизонты в решении сложнейших задач транспортного строительства.

Какие же преимущества у геосинтетиков перед уже известными и широко применяемыми строительными материалами? Насколько продуктивно и в какой области их можно использовать? Эти вопросы становятся все актуальнее и острее в индустрии отечественного строительства.

История создания

Более трех тысяч лет назад шумерами была построена башня Зиккурат. Для усиления ее прочности в кирпич добавляли волокна тростника. Ветки тамариска укрепили Великую Китайскую стену, местами сделанную из глины и гравия, строительство которой было закончено в 200 году д. н. эры. Продольно русла реки Тибр римляне строили усиленные тростником насыпи.

Природные материалы для укрепления насыпей использовали в Древней Руси. Обычно, это были кустарники или деревья. Использовать металл научились в более позднем периоде, но у него был короткий срок службы.

Вшестидесятых годах двадцатого столетия на смену старым и недолговечным материалам пришли геосинтетики со сверхдолгим сроком службы 120-150 лет.

Что же такое геосинтетики?

Современные материалы, для создания которых применяют натуральные или искусственные полимеры, используемые с целью повышения надежности грунта или иных строительных конструкций, называются геосинтетическими или геосинтетиками.

Полиэтилен (PE) , полиамид (PA) , полипропилен (PP), полиэфир (PET), полиарамид – это органические вещества, необходимые в производстве геосинтетических материалов.

Основные направления использования:

• защита конусов путепроводов и откосов от эрозионного действия природных факторов
• возведение насыпей и откосов с большой крутизной
• укрепление непрочных оснований железных и автомобильных дорог
• создание из грунта вертикальных подпорных стен.

Существует множество вариантов применения геосинтетиков в дорожном строительстве , и каждый из них предполагает использование большого количества различных видов геосинтетических материалов. Это и георешетка, и геосетка, и геотекстиль, необходимые для увеличения прочности оснований. Одним из основных преимуществ перед обычно применяемыми материалами является взаимозаменяемость и взаимодополняемость.

Успели накопить определенный опыт по использованию каждого из вида геосинтетических материалов, в зависимости от направления деятельности и поставленных задач. Совокупность трехмерных или плоских геометрических форм представляют собой геосинтетики и выпускаются на продажу в качестве геосеток, геотекстилей, георешеток, геомембран, геоматов.

Геотекстили – это проницаемые для воды, плоские, созданные из натуральных или синтетических полимеров, вязанные, нетканые или сотканные материалы, которые необходимы для использования при производстве строительных работ с грунтом или другими материалами и в геотехнике. С помощью провязывания соединяют филаменты, нити, волокна и другие составные элементы для создания вязанного геотекстиля.

Структура нетканных материалов

Закрытую структуру имеют тканные и нетканые материалы, выполненные из полимерных основ. При помощи термического скрепления каждого составляющего элемента производят нетканые материалы, необходимые для разделения или фильтрации, в качестве прослоек. В технике производства нетканого геотекстиля – проницаемого для воды материала из синтетических или натуральных полимеров – используют термический или механический адгезивный способ закрепления нитей, волокон, филаментов.

Большая растяжимость и низкая прочность характеризуют нетканые материалы. Для предотвращения смешивания грунтов, в качестве слоев для разделения или для фильтрации в дренажных системах используют нетканые геотекстили, так как процент удлинения при разрыве равен семидесяти. Как защиту составных частей гидроизоляции от механических повреждений их используют, к примеру, в строительстве сооружений для утилизации отходов или защиты геомембран экранов, предотвращающих фильтрацию.

Составными элементами структуры тканных геотекстилей или геотканей являются ленты или нити, которые переплетаются во взаимно перпендикулярных плоскостях. Геоткани применяют, в основном, для армирования грунта.

Геоткани проницаемы для воды, практически не изменяют своей формы и объема, обладают высочайшей прочностью. Сотням килоньютонов на один метр ширины равняется прочность на растяжение геотекстилей, и максимум 15 процентов достигает удлинение при разрыве. Вот почему для усиления несущей способности и увеличения прочности оснований из грунта, геотекстили используют как армирующие составные части.

Где только не применяют геоткани? Это и защитные экраны, предотвращающие фильтрацию, и полигоны для хранения и утилизации отходов, и различные конструкции, служащие основой, для строительства которых используется грунт. Можно сооружать объемные замкнутые устройства, которые заполняются грунтом, такие, как геоконтейнеры и геотубы, с помощью тканных геотекстилей, предназначенных для укрепления берегов и возведения дамб.

Разновидности геосинтетической продукции

• Проницаемые для воды, имеющие плоскую или трехмерную форму, созданные из полимерных основ материалы, но не относящиеся к геотекстилям, называются геотекстильподобными, к которым относятся геосетки, георешетки, геоматы.
• Состоящие из геотекстиля и натуральных глин, коэффициент фильтрации которых очень низкий, а также производящиеся на заводах материалы, называются геосинтетические глиноматы. Можно услышать и второе название –маты из бентонита . Их можно использовать как альтернативу при создании полигонов для утилизации и хранения отходов, или экранам, сделанным из глины, или в производстве завес, предотвращающих фильтрацию, или прудов.
• Материалы в рулонах, произведенные из ниток или лент полимеров, имеющие ячеистую структуру, называются геосетками. Они предназначены для армирования асфальта или грунта. Некоторые виды в своей структуре имеют нетканые материалы, это так называемые композиционные геосетки.
• Материалы, основным структурным элементом которых является ячейка, сделанные из лент полимеров, скрепленных швами, расположенными в шахматном порядке, называютсягеорешетками . Применяются они, как для армирования оснований, с целью их усиления, так и для защиты склонов от эрозий.
• Объемные материалы, выпускаемые в рулонах, предназначенные для достижения различных целей и имеющие отличную друг от друга структуру, называются геоматами. Среди выпускаемых геоматов есть как для укрепления дренажных конструкций, так и для защиты от эрозии и озеленения склонов и берегов.
• Материалы, используемые для решения различных инженерных задач в геотехнике окружающей среды обитания как изолирующие средства, состоящие из полимеров листовидной формы, называются геомембранами. Это полимерные материалы в рулонах, выпускаемые с целью использования в качестве изоляции сооружений, находящихся под землей, от пара, газа и воды, а также в строительстве различных защитных экранов, искусственных прудов, испарителей, отстойников и так далее.

Область применения

Уже более тридцати лет о применении геосинтетических материалов известно в международном строительстве. Высокие темпы развития характеризуют производство геосинтетиков. В наши дни на международный рынок поставляется более 380 их видов. Для температурной изоляции вниманию всех, кто заинтересовался, представлено невероятное множество всевозможных разновидностей геонитей, геосеток, геотекстилей, геоплит, геосот, георешеток. И каждый из выше представленных материалов отличается друг от друга механизмом производства, составными элементами, назначением и областью применения, объемом, длиной, характеристиками, свойствами и так далее.

Каждый год для осуществления проектов более ста тысяч различных строительных сооружений всего мира предлагается применять геосинтетку.

Существуют две основные причины такого широкого ее распространения.

1. Экономическая сторона связана с более дешевым, менее затратным и как следствие более выгодным строительством, ремонтом и содержанием различных автомобильных магистралей и дорог, железнодорожных путей. В свете экологического аспекта геосинтетические материалы рассматривают, как возможность снизить количество используемых природных ресурсов и тем самым благоприятно повлиять на состояние окружающей среды.
2. Также при применении геосинтетиков в качестве дополняющих материалов в строительстве, можно увеличить срок службы возводимых сооружений, добиться высочайшего уровня производимых работ, тем самым уменьшая процент недоделок и брака, повысить культурную сторону производства.

На территории стран СНГ остро стоит вопрос о возможности использования последних достижений науки в области дорожного строительства и охраны природы. На сегодняшний день это одна из актуальнейших и наболевших проблем. Среди которых неблагоприятные климатические условия с большим интервалом в температурных величинах, непростые геологические условия этих мест, созданные еще более четырех десятков лет назад дороги, многие из которых давно уже в непригодном состоянии, являются основными. При сегодняшнем росте количества автомобильного транспорта, и все возрастающей нагрузке на дорожные пути, проблема повышения надежности и долговечности дорожного полотна, его стойкости к трещинам и устойчивости к сдвигам, становится все более актуальной. Основная масса автодорог рассчитана лишь на небольшие нагрузки, не более шести тс на ось. Однако современные условия диктуют необходимость производить автомобили, оказывающие до 10 тс нагрузки на ось дороги.

Зачастую, более тяжелые транспортные средства можно встретить в потоке движения. Уровень автомобильного потока также возрастает с каждым днем и уже сейчас составляет 45-50 тысяч транспортных средств на определенных участках, которые в свою очередь рассчитаны на нагрузку не более 6 тысяч единиц. Поэтому многие дорожные полотна весьма изношены, не пригодны к выполнению своих функций и требуют проведения частых ремонтных работ.

Современные рыночные отношения предполагают использование строительных средств и сил с большей выгодой. Если, к примеру, провести армирование асфальта при помощи геосеток из стеклоровинга, это позволит толщину последнего уменьшить на 20 процентов.

Строительство дорог с геотекстилем

Геосинтетики используют во многих областях дорожного строительства: это и сооружение дренажных конструкций, и разбивка дорожного полотна на отдельные слои, и укрепление насыпей, и армирование асфальтового покрытия, и возведение стен, служащих опорой, и создание откосов с высокой крутизной. Объемные георешетки, геосетки, геоткани применяют, при необходимости армирования, с целью сооружения конструкций из грунта или создания с повышенной крутизной откосов. Несомненным доказательством предпочтительного выбора геосинтетических материалов перед традиционным возведением подпорных стен из бетона, оградительных конструкций из шпунта, простой заменой грунта, является экономическая сторона вопроса. Можно применить дисперсное армирование асфальта, к которому относится использование волокон из полимеров, геосеток и сделанных на их основе композиционных материалов.

Строительство подземных сооружений

Для дренажных конструкций пластового и пристеночного типа используют геоматы, помогающие решить такие проблемы, как гидро - и пароизоляция части здания, находящейся под землей, устранение гидростатического давления, оказываемого грунтовыми водами, а при бетонировании стен, она является еще и опалубкой. С целью гидрологической изоляции подземных сооружений применяют геомембраны, которые обладают повышенной устойчивостью к различным физико-химическим воздействиям и лучшей эластичностью, в сравнении с обычно используемыми материалами.

Строительство в сфере охраны природы

Геосинтетические материалы можно использовать как противоэрозионное средство для почвы, или с целью озеленения и выполнения защитной функции берегов. Для этого можно применить противоэрозионные маты, использование которых более выгодно, чем традиционных камней, бетона и дерева. Геоматы способствуют быстрому развитию корневой системы и защищают почву от эрозии еще до того, как появится растительный покров. При возведении сооружений для утилизации и хранения отходов, необходимо предусмотреть изоляцию от газов и воды, построить дренажные системы, обеспечить устойчивость – во всем этом помогут геосинтетические материалы, нашедшие широкое распространение в этой области.

Гидротехническое строительство

Для сооружения экранов, обеспечивающих гидроизоляционную защиту

• водоемов,
• прудов,
• водохранилищ,
• завес,

предотвращающих фильтрацию, плотин и дамб, успешно используют геосинтетические материалы, такие как геоматы из бентонитовой глины и геомембраны. Гарантированную защиту на долгие годы от разрушающего действия водных факторов обеспечат геомембраны, даже в экстремальных условиях.

Но это не все области применения геосинтетических материалов, с их помощью можно озеленить любой участок земли, построить сад на крыше своего дома, сделать спортивную площадку.

Перед тем, как отдать предпочтение какому - то из видов геосинтетического материала, важно иметь представление о том, что свойства каждого из них зависят от структуры применяемых для их производства полимеров. А это в свою очередь определяет такие характеристики, как

• устойчивость к перепадам температур,
• прочность,
• надежность,
• долговечность,
• способность противостоять любым агрессивным факторам окружающей среды.

Невозможно достичь успеха в использовании геосинтетических материалов, если не следовать четко всем инструкциям и правилам их применения.

• Укладывать геосинтетики необходимо на строго ровную поверхность.
• Оседание напрямую связано с обеспечением требуемого натяжения.
• Также очень важным моментом является соблюдение всех правил и норм по соединению геосинтетических материалов и образованию нахлеста между ними, в результате чего должно получиться единое полотно.
• Чтобы не ухудшить качеств и получить удовлетворение от ожидаемого, необходимо обязательно выполнить все рекомендации.

Ситуация на рынке

С большей уверенностью геосинтетические материалы завоевывают современный рынок. Высокие темпы развития строительной индустрии предопределяют использование достижений научно – технического прогресса и инновационных технологий, чем и являются геосинтетики. Более подробно о современной ситуации на российском рынке сбыта читайте в нашей публикации

Покрытия автомобильных дорог относятся к инженерным сооружениям, расположенным на границе раздела двух сред (воздух-грунт), в чем и проявляется специфика их работы и эксплуатационного содержания. Как известно способность дорожных одежд воспринимать нагрузки напрямую зависит от состояния поверхностных слоев грунта, которое непостоянно во времени в связи с сезонным размоканием, высыханием, замерзанием и оттаиванием под влиянием изменения метеорологических факторов – атмосферных осадков и температуры воздуха. Диапазон изменения несущих свойств поверхностного слоя грунтов в течение года весьма значителен, особенно в районах с морозной зимой: от прочной, практически не деформирующейся под колесами мерзлой поверхности, до слабой водонасыщенной при весеннем оттаивании. Кроме этого иногда приходится проектировать и строить дороги на тяжелых глинистых, просадочных, техногенных грунтах, на территориях со сложными гидрогеологическими и климатическими условиями, в стесненных условиях.

Во всех этих случаях строителям приходится проводить обследование дорог и реализовывать мероприятия по улучшению физико-механических свойств грунтов, к которым относятся укрепление грунтов цементом, известью, вяжущими материалами, уплотнение грунтов специальными высокопроизводительными машинами, регулирование водного режима грунтов оснований при помощи дренажного устройства.

Многообразие грунтово-климатических условий районов строительства, различные условия работы отдельных конструктивных слоев, значительное количество воздействующих на покрытие факторов в сочетании с естественным разбросом качественных характеристик применяемых материалов требуют глубокого анализа при выборе и обосновании соответствующего способа улучшения физико-механических свойств грунтов.

Все это предопределяет необходимость разработки и совершенствования разнообразных способов обследования дорог и устройства дорожных одежд, каждый из которых мог бы оказаться наиболее целесообразным.

Анализ применяемых в отечественной и мировой практике методов повышения несущей способности позволили выделить из их числа перспективные, среди которых наиболее эффективными для решения указанных выше задач и наименее разработанные у нас в стране являются автомобильные дороги с применением геосинтетических материалов.

Геосинтетические материалы – класс полимерных строительных материалов, которые сами или в составе конструкций на грунтах могут выполнять функции армирования, фильтрации, разделения и дренирования и обладают качественно новыми свойствами по сравнению с традиционными строительными материалами, а именно:

• высокой прочностью;
• химической стойкостью;
• долговечностью;
• высокой температуростойкостью;
• низкой материалоемкостью и др.

По структуре геосинтетические материалы подразделяются на:

• геотекстиль
• георешетки
• геосетки
• геокомпозиты
• геоматы
• геокамеры
• геомембраны

По проницаемости геосинтетические материалы можно отнести к 4 категориям – изоляционные влагонепроницаемые, газонепроницаемые, фильтрующие и дренажные.

Все они в свою очередь подразделяются по видам на сыпучие, рулонные материалы и геопены.

По отношению "нагрузка/удлинение" на нерастяжимые, растяжимые и сверхрастяжимые.

Применение геосинтетических материалов при проектировании дорог и конструировании покрытий дорожных одежд основано на введении в конструкцию синтетического элемента. В зависимости от назначения конструкции, особенностей конструктивного решения и вида материала, геосинтетика может выполнять либо одну функцию, либо несколько функций одновременно. Наиболее известные функции геосинтетических материалов сведены в таблицу.

За рубежом уже имеется достаточный опыт применения синтетических материалов в дорожном проектировании и строительстве.

Развитие химической промышленности, значительное расширение номенклатуры синтетических и композитных материалов, упрощение технологии и улучшение их физико-механических характеристик приводит к существенному понижению стоимости производства проектируемых автодорог.

Геосинтетические материалы являются перспективными строительными материалами, применение которых при проектировании дорог обеспечивает высокий уровень конструктивных решений, технологий строительства, культуры производства и выполнения экологических требований к сооружаемым объектам.

Опыт применения «армированного грунта» за рубежом огромен. Существует множество теоретических и экспериментальных исследований ученых различных стран, посвященных механике армированного грунта. Поэтому научные исследования в области применения геосинтетических материалов в нашей стране целесообразно дополнить активным внедрением в практику проектирования и строительства автомобильных дорог.

Геосинтетику в дорожном строительстве применяют уже довольно давно, с конца 1960 года. Производство этого материала развилось стремительно. В наше время на рынке можно найти большой выбор различных геотекстилей, георешоток, геосеток, геоплит, геонитей и все это термоизоляторы, которые имеют свои технические характеристики. К примеру, геотекстиль (нетканое полотно), изготавливают из волокон синтетики: полиэфира, полипропилена, полиамида. Геосетки делают из полипропиленовых нитей с повышенной прочностью. Геоплиты изготавливают на основе полистирола.

И что нам с этих новинок?

Причин нового производства материалов для строительства дорог множество, это снижение капиталовложений в строительство и содержание дорожного покрытия, аренда строительной техники обходится дешевле, безопасность для окружающей среды, а также снижение:

• расхода природных материалов;
• повышение качества работ;
• меньше дополнительных работ;
• повышение культуры производства.

То, что внедрять инновационные технологии в дорожное строительство нужно, это очевидный и бесспорный факт. Континентальный климат в отдельных регионах с большими перепадами температур и со сложными геологическими условиями значительно снижают срок эксплуатации дорожного покрытия и новые технологии, как раз кстати.

Нужность и применение

Большая часть наших дорог способны пропускать только легкие автомобили с осевой нагрузкой не более 6 тонн. Однако автомобилестроение не стоит на месте и производство тяжелых машин с нагрузкой боле 10 тонн на ось налажено. На дорогах можно встретить и еще более тяжелую технику. Некоторые участки пропускают более 45 тыс. авто в сутки, а по нормам расчета — 6 тыс. единиц. От этого дорожные покрытия очень быстро исчерпывают свои ресурсы, и возрастает необходимость в частых ремонтах.

Плюсы применения

Выгода в применении новинок и в экономической самостоятельности. Применяя газосетки для армирования асфальтного покрытия, толщина снижается на 20 %. Сама сетка представляет собой два слоя скрепленных нитью между собой, с пропиткой, специальным составом. Благодаря чему повышается прочность асфальтного слоя.

Проведенные испытания показали, что армированный сеткой асфальт незначительно повышает качества в прочности, но такому покрытию требуется в 2.80 раз больше энергозатрат для разрушения. Следовательно, во столько раз замедляется образование трещин на покрытии и снижается стоимость аренды строительной техники.

Скорость строительства дорог увеличивается, а ремонтные работы уменьшаются.